表面處理技術(shù)的介紹及研究
一、表面處理概述
1.表面處理概念
利用現(xiàn)代物理化學(xué)、金屬學(xué)和熱處理等學(xué)科的邊緣性新技術(shù)來(lái)改變零件表面的狀況和性質(zhì),使之與心部材料作優(yōu)化組合,以達(dá)到性能要求的工藝方法,稱為表面處理。
2.表面處理技術(shù)的分類
① 表面強(qiáng)化處理② 表面潔化處理③ 表面裝飾處理④ 表面防蝕處理⑤ 表面熱處理
3.常用表面處理方法
① 熱噴涂、噴丸、表面滾壓② 表面脹光、離子鍍③ 激光表面強(qiáng)化、拋光④ 普通電鍍、特種電鍍⑤ 鋼鐵發(fā)藍(lán)、鋼鐵磷化⑥ 鋁陽(yáng)極氧化及著色處理⑦ 噴漆與噴塑等
二、熱噴涂
熱噴涂是將金屬或非金屬材料加熱熔化,靠壓縮氣體連續(xù)吹噴到制件表面上,形成與基體牢固結(jié)合的涂層,從制件表層獲得所需要的物理化學(xué)性能。
說(shuō)明:
① 噴涂熱源可用燃?xì)饣鹧?、電弧、等離子弧或激光束等。② 噴涂材料可為金屬、合金、金屬氧化物和碳化物、陶瓷和塑料等,材料形態(tài)可為線材、棒料或粉末。③ 噴涂的基體可為金屬、陶瓷、玻璃、塑料、石膏、木材、布、紙等固體材料。④ 噴涂的涂層厚度為幾十微米至數(shù)毫米。
2.熱噴涂的特點(diǎn)
① 工藝靈活,適用范圍廣。熱噴涂施工對(duì)象可大可小,小的可到f10mm內(nèi)孔(線爆噴涂),大的可到橋梁、鐵塔(火焰線材噴涂或電孤噴涂),可在室內(nèi)噴涂,也可在野外現(xiàn)場(chǎng)作業(yè);可整體噴涂,也可以局部噴涂。② 基體及噴涂材料廣泛。可通過(guò)噴涂不同材料,使工件表面獲得所需的各種物理化學(xué)性能。③ 工件應(yīng)力變形小?;w可保持較低的溫度,工件產(chǎn)生的應(yīng)力變形很小。④ 生產(chǎn)效率高。每小時(shí)噴涂材料重量從幾千克到幾十千克,沉積效率很高。
3.熱噴涂的應(yīng)用
① 防腐蝕:主要用于大型水閘鋼閘門、造紙機(jī)烘缸、煤礦井下鋼結(jié)構(gòu)、高壓輸電鐵塔、電視臺(tái)天線、大型鋼橋梁、化工廠大罐和管道的防腐噴涂。
② 防磨損:通過(guò)噴涂修復(fù)已磨損的零件,或在零件易磨損部位預(yù)先噴涂上耐磨材料,如風(fēng)機(jī)主軸、高爐風(fēng)口、汽車曲軸、機(jī)床主軸、機(jī)床導(dǎo)軌、柴油機(jī)缸套、油田鉆桿、農(nóng)用機(jī)械等。
③ 特殊功能層:通過(guò)噴涂獲得表層某些特殊性能,如耐高溫、隔熱、導(dǎo)電、絕緣、防幅射等,在航空航天和原子能等部門應(yīng)用較多。
三、噴丸
① 噴丸處理是利用高速噴射出的砂丸和鐵丸,對(duì)工件表面進(jìn)行撞擊,以提高零件的部分力學(xué)性能和改變表面狀態(tài)的工藝方法。
② 噴丸的方法通常有手工操作和機(jī)械操作兩種。
③ 噴丸通常是直徑為0.5~2mm的沙?;蜩F丸。沙粒的材料多為Al2O3或SiO2。表面處理的效果與丸粒的大小、噴射速度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)。
④ 噴丸用于提高零件機(jī)械強(qiáng)度以及耐磨性、抗疲勞和耐蝕性等,還可用于表面消光、去氧化皮和鑄、鍛、焊件的殘余應(yīng)力等。
四、表面滾壓和脹光
1.表面滾壓
① 滾壓外圓及所用工具② 滾壓內(nèi)圓及所用工具
說(shuō)明:
① 表面滾壓是在常溫上用硬質(zhì)滾柱或滾輪施壓于施轉(zhuǎn)的工件表面上,并沿母線方向移動(dòng),使工件表面塑性變形硬化,以獲得準(zhǔn)確、光潔和強(qiáng)化的表面。
②滾壓余量通常為表面微觀不平度的平均高度(0.01~0.02mm)。滾壓后,尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT7~I(xiàn)T6,Ra值可達(dá)0.8~0.1mm,表層硬度可提高5~10%,硬化層深度可達(dá)0.2~2mm,疲勞強(qiáng)度提高20%-30%.
③ 滾壓可在臥式車床上進(jìn)行,可滾壓金屬零件上的外圓、內(nèi)圓和平面等。
2.表面脹光(擠光或擠壓)
說(shuō)明:
① 表面脹光是在常溫下將直徑稍大于孔徑的鋼球或其他形狀的脹光工具擠過(guò)工件已加工的內(nèi)孔,以獲得準(zhǔn)確,光潔和強(qiáng)化的表面。
② 脹光余量一般為0.07~0.015mm。脹光后尺寸公差等級(jí)可達(dá)IT7~I(xiàn)T5,Ra值可達(dá)0.8~0.025 mm 。
③ 脹光一般在壓力機(jī)或拉床上進(jìn)行,用于f 2~ f 45孔壁較厚的金屬零件。
五、離子鍍
說(shuō)明:
① 離子鍍是將鍍層材料氣化并電離成離子,通過(guò)擴(kuò)散和電場(chǎng)作用,沉積于制件表面,形成與基體牢固結(jié)合的滿足所需性能的鍍覆層。
② 離子鍍的種類很多。其繞射性均很好,能鍍覆制件上各個(gè)方向的表面,可在金屬或非金屬表面上鍍覆金屬或合金,鍍層厚度一般為2~3mm。
③ 離子鍍已廣泛用于機(jī)械、電子、航空、航天、輕工、光學(xué)和建筑等部門,用以制備耐磨、耐蝕、耐熱、超硬、導(dǎo)電、磁性和光電轉(zhuǎn)換等鍍層。
六、激光表面強(qiáng)化
說(shuō)明:
① 激光表面強(qiáng)化是用聚焦的激光束射向鋼件表面,在極短時(shí)間內(nèi)將工件表層極薄的材料加熱到相變溫度或熔點(diǎn)以上的溫度,又在極短時(shí)間內(nèi)冷卻,使工件表面淬硬強(qiáng)化。
② 激光表面強(qiáng)化可分為激光相變強(qiáng)化處理、激光表面合金化處理和激光熔覆處理等。
③ 激光表面強(qiáng)化的熱影響區(qū)小,變形小,工件表面清潔,操作方便。
④ 激光表面強(qiáng)化的設(shè)備昂貴,硬化層深度較淺,一般為0.3~0.5mm。。以上內(nèi)容由
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⑤ 激光表面強(qiáng)化主要用于局部強(qiáng)化的零件,如沖裁模、曲軸、凸輪、凸輪軸、花鍵軸、精密儀器導(dǎo)軌、高速鋼、齒輪及內(nèi)燃機(jī)缸套等。
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